كوكب المشتري الساخن قتل وأكل جاره بحجم عطارد
قد تكون موجات الحر على الأرض غير مريحة بل وخطيرة بالنسبة للبعض ، لكن كوكبنا لا يملك شيئًا في عالم WASP-76 الحار للغاية.
ألقى علماء الفلك نظرة أعمق على كوكب خارج المجموعة الشمسية حيث ترتفع درجات الحرارة فيه إلى حوالي 4350 درجة فهرنهايت (2400 درجة مئوية) ، وهي ساخنة بدرجة كافية لتبخير الحديد. في هذه العملية ، حدد الفريق 11 عنصرًا كيميائيًا في الغلاف الجوي للكوكب وقاس مدى وفرتها.
من اللافت للنظر أن بعض العناصر المكونة للصخور المكتشفة على هذا الكوكب البعيد لم يتم قياسها حتى الآن في عملاق غاز النظام الشمسي زحل والمشتري.
“نادرًا جدًا الأوقات التي يمكن فيها لكوكب خارج المجموعة الشمسية على بعد مئات السنين الضوئية أن يعلمنا شيئًا من المحتمل أن يكون من المستحيل معرفته عن نظامنا الشمسي” ، قائد الفريق وجامعة مونتريال معهد تروتييه لأبحاث الكواكب الخارجية دكتوراه. ستيفان بيليتير قال في بيان. “هذا هو الحال مع هذه الدراسة.”
متعلق ب: اكتشاف 4 كواكب خارجية بعيدة المنال من طراز نبتون الصغير في لعبة كونية من الغميضة
يقع الكوكب الغريب WASP-76 b على بعد حوالي 634 سنة ضوئية في كوكبة الحوت ، ويحصل على درجات حرارة لا تصدق من قربه من نجمه الأم. يُصنف على أنه كوكب “جوبيتر فائق الحرارة” ، وهو كوكب ضخم موجود بالقرب من نجمه بشكل لا يصدق ، ويقع الكوكب الخارجي على بُعد اثني عشر المسافة من نجمه ، WASP-76 ، عن كوكب عطارد إلى الشمس.
هذا يعطي WASP-76 b ، الذي يستغرق 1.8 يومًا من أيام الأرض للدوران حول نجمه ، بعض الخصائص غير العادية الأخرى. على الرغم من أن الكوكب يحتوي على حوالي 85٪ من كتلة كوكب المشتري ، إلا أنه يقارب ضعف عرض عملاق الغاز في النظام الشمسي ويبلغ حجمه حوالي ستة أضعاف حجمه. هذا هو نتيجة الإشعاع المكثف من نجمه “نفث” الكوكب.
كان WASP-76 b موضوع دراسة مكثفة منذ أن تم العثور عليه كجزء من برنامج Wide Angle Search for Planets (WASP) في عام 2013. وقد أدى ذلك إلى تصنيف عدة عناصر في غلافه الجوي. كان أكثر ما يلفت الانتباه هو اكتشاف عام 2020 أن الحديد تبخر على جانب الكوكب المغلق بالمد والجزر والذي يواجه بشكل دائم ضربات نجمه إلى “الجانب الليلي” الأكثر برودة نسبيًا والذي يواجه دائمًا الفضاء والتكثف ، ويتساقط على شكل أمطار حديدية.
مدفوعًا بهذه التحقيقات السابقة لـ WASP-76 b ، تم إلهام بيليتيير للحصول على ملاحظات جديدة لـ WASP-76 b باستخدام مقياس الطيف البصري عالي الدقة MAROON-X على تلسكوب Gemini North الذي يبلغ ارتفاعه 8 أمتار في هاواي ، وهو جزء من International Gemini مرصد. سمح ذلك للفريق بدراسة تكوين كوكب المشتري شديد الحرارة بتفاصيل غير مسبوقة.
نظرًا لدرجات الحرارة المذهلة لـ WASP-76 b ، فإن العناصر التي عادةً ما تكون صخورًا على الكواكب الأرضية مثل الأرض ، مثل المغنيسيوم والحديد ، تتبخر وتتبخر كغازات في الغلاف الجوي العلوي للكوكب.
وهذا يعني أن دراسة هذا العالم يمكن أن تمنح علماء الفلك نظرة ثاقبة لا مثيل لها عن وجود ووفرة العناصر المكونة للصخور في الغلاف الجوي للكواكب العملاقة. هذا غير ممكن بالنسبة للكواكب العملاقة الأكثر برودة مثل كوكب المشتري لأن هذه العناصر تسكن في مستوى منخفض في الغلاف الجوي ، مما يجعل من المستحيل اكتشافها.
ما اكتشفه بيليتيير وزملاؤه أثناء بحثهم عن WASP-76 b هو أن وفرة العناصر مثل المنغنيز والكروم والمغنيسيوم والفاناديوم والباريوم والكالسيوم تتطابق بشكل وثيق ، ليس فقط وفرة هذه العناصر في نجمها الخاص ولكن أيضًا الكميات. وجدت في الشمس.
الوفرة الأولية المرئية ليست عشوائية. إنها نتيجة معالجة الهيدروجين والهيليوم بواسطة أجيال متعاقبة من النجوم على مدى مليارات السنين. النجم يخلق عناصر أثقل حتى يستنفد وقوده للاندماج النووي ، ويموت في انفجار سوبر نوفا. يطلق هذا الانفجار هذه العناصر في الكون ، وتصبح لبنات بناء النجوم التالية ، مع المواد المتبقية المحيطة بهذه النجوم الصغيرة كأقراص كوكبية أولية ، والتي ، كما يوحي الاسم ، يمكن أن تفرخ الكواكب. وهذا يعني أن النجوم ذات الأعمار المتشابهة لها تركيبات متشابهة مع نفس الوفرة من العناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم ، والتي يسميها علماء الفلك “المعادن”.
نظرًا لأن الكواكب الأرضية مثل كوكبنا تتشكل من خلال عمليات أكثر تعقيدًا ، فإن لديها وفرة من العناصر الثقيلة تختلف عن نجومها. حقيقة أن هذه الدراسة الجديدة تظهر أن WASP-76 b له تركيبة مشابهة لنجمه تعني أن تركيبه مشابه أيضًا للقرص الكوكبي الأولي للمادة التي انهارت حتى ولادته. وقد يكون هذا صحيحًا بالنسبة لجميع الكواكب العملاقة.
ومع ذلك ، لم يكن كل ما تم اكتشافه حول تكوين WASP-76 b متوقعًا جدًا. اكتشف الفريق أن بعض العناصر في الغلاف الجوي لـ Wasp-76 b بدت وكأنها “مستنفدة”.
وقال بيليتيير: “هذه العناصر التي يبدو أنها مفقودة في الغلاف الجوي لـ WASP-76 b هي بالتحديد تلك التي تتطلب درجات حرارة أعلى لتبخر ، مثل التيتانيوم والألمنيوم”. “في غضون ذلك ، تلك التي تطابقت مع توقعاتنا ، مثل المنغنيز والفاناديوم والكالسيوم ، تتبخر جميعها في درجات حرارة منخفضة قليلاً.”
فسر الفريق هذا النضوب على أنه مؤشر على أن تكوين الغلاف الجوي العلوي للكواكب الغازية العملاقة حساس لدرجة الحرارة. اعتمادًا على درجة الحرارة التي يتكثف عندها عنصر ما ، سيكون موجودًا كغاز في الغلاف الجوي العلوي أو مفقودًا لأنه يتكثف إلى سائل ويغرق في الطبقات السفلية. من الجزء السفلي من الغلاف الجوي ، لا يستطيع العنصر امتصاص الضوء مما يجعل “بصمة الإصبع” الخاصة به مفقودة في الملاحظات.
وأوضح بيليتيير أنه “إذا تم تأكيد هذا الاكتشاف ، فإن هذا الاكتشاف يعني أن اثنين من الكواكب الخارجية العملاقة التي تختلف درجات حرارة بعضها عن بعض يمكن أن يكون لهما غلافان جويان مختلفان تمامًا”. “نوع من إناء الماء ، أحدهما عند درجة حرارة -1 درجة مئوية مجمدة ، والآخر سائل عند درجة حرارة + 1 درجة مئوية. على سبيل المثال ، تمت ملاحظة الكالسيوم في WASP-76 b ، ولكن قد لا يتم تشغيله كوكب أبرد قليلاً “.
قام الفريق باكتشاف مهم آخر حول الغلاف الجوي لـ WASP-76 b ؛ يحتوي على مركب كيميائي يسمى أكسيد الفاناديوم. في المرة الأولى التي شوهد فيها هذا المركب في الغلاف الجوي لكوكب خارج النظام الشمسي. سيكون هذا الاكتشاف ذا أهمية كبيرة لعلماء الفلك لأن أكسيد الفاناديوم يمكن أن يكون له تأثير كبير على الكواكب العملاقة الساخنة.
وأوضح بيليتيير أن “هذا الجزيء يلعب دورًا مشابهًا للأوزون في الغلاف الجوي للأرض: فهو فعال للغاية في تسخين الغلاف الجوي العلوي”. “يؤدي هذا إلى زيادة درجات الحرارة كدالة للارتفاع ، بدلاً من الانخفاض كما هو معتاد على الكواكب الأكثر برودة.”
وجد الفريق أيضًا وفرة من النيكل أعلى مما كان متوقعًا حول WASP-76 b ، مما قد يشير إلى أنه في مرحلة ما من تاريخه ، ابتلع كوكب الغاز العملاق عالمًا أرضيًا أصغر يشبه عطارد كان غنيًا بالعنصر.
سيستمر علماء الفلك وراء هذه الاكتشافات في دراسة هذا الكوكب الخارجي وعوالم أخرى مماثلة ، في محاولة لاكتشاف كيف تؤثر درجات الحرارة على تكوين غلافهم الجوي. أثناء قيامهم بذلك ، قال الفريق إنه يأمل في إمكانية تطبيق بعض الأشياء التي يتعلمونها على الكواكب العملاقة الأقرب إلى الوطن.
تم وصف البحث في ورقة بحثية نشرت يوم الأربعاء (14 يونيو) في المجلة طبيعة.
نُشر في الأصل على موقع ProfoundSpace.org.
